金属管转子流量计在离子膜法烧碱生产中的应用
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【摘要】介绍了金属管转子流量计的工作原理及结构，并根据使用经验提出了在不同工序的转子流量计选型、安装以及维护方法
离子膜法烧碱工艺制碱技术是当今世界上非常先进的制碱技术，具有投资少、生产成本低、产品质量好、无污染等优点，代表了电解制碱技术的发展方向。它的工艺装置控制要求严格，对仪表的测量精度、稳定性及可靠性都有很高的要求，特别是对介质流量的控制。所以在离子膜法烧碱生产中大量使用具有结构简单、刻度直观、安装维护方便等特点的金属管转子流量计来满足其工艺控制要求。
1、金属管转子流量计的工作原理及结构
金属管转子流量计属面积式流量计，是基于定压降变节流面积测流量的基本原理。当流体自下而上流经锥管时，浮子前、后产生差压作用，浮子就上升或下降位移，当使浮子上升的差压与浮子所受的重力、浮力及C.}性力三者的合力相等时，浮子便处于平衡状态。因此浮子的位移与流量的大小存在相应的关系，浮子的位移通过磁钢的祸合使平衡机构的平衡杆跟随转动，带动指针转动，在刻度盘上指示出流量值。在此基础上，通过平衡机构凸轮与调整件的非线性传动，将对应于流量的转角信号传递给转换器，后者将转角信号转换为4-20 mA的DC电流信号输出。由于经过了非线性修正，流量测量值与输出电流信号值线性地呈一一对应关系。当浮子处于平衡时，被测流体体积流量可由下式计算:
式中，Q一体积流量;
a---流出系数;
f一浮子非常大直径与其同高度锥管横截面之间的环隙面积;
8一重力加速度;
Vf一浮子的体积;
Pf一浮子的密度;
p一被测流体密度;
S一浮子非常大截面积;
流量计的传感器由锥管、浮子组成;指示器由刻度盘、指针、凸轮、平衡机构组成;转换器由角位移转换器、调整件等组成。金属管转子流量计分为现场指示型和电远传型两种。
2、金属管转子流量计的应用及选型
新疆天业中发化工有限责任公司自2000年12月投产以来，经过4次扩建，离子膜法烧碱现已达到5万t/a的规模。现场使用的金属管转子流量计共计62台，由三畅仪表制造的，用于现场盐水、碱液、盐酸、去离子水、亚硫酸钠等介质流量的测量。通过3年多的生产，装置基本运行正常。但在停车检修中发现，电解槽B,C阳极液加酸pH值检一测回路、淡盐水加酸pH值检侧回路所使用的三畅仪表制造的SUS304衬ETFE的金属一管转子流量计衬里严重腐蚀变形，致使浮子经�？ㄒ蛔�，无法控制pH值检测回路介质的流量，影响了正常生产的进行。经过分析发现，这是由于pH值检测回路的钦冷却器换热用的循环水水质差、换热面积小及操作不当等引起钦冷却器结垢严重，导致阳极液及淡盐水温度过高，长时间运行致使金属管转子流量计衬里腐蚀变形。而电解槽D,E阳极液加酸pH值检测回路使用的是开封仪表厂的不采用衬里结构、完全由Ti材构成的金属管转子流量计却未发现腐蚀变形情况。所以在侧量高温腐蚀性介质时.尽量避免采用衬里结构.而采用金属结构.以提高仪表的可靠性。另外，电解槽C,D阳极液入口总管使用的由三畅仪表厂制造的电远传功能的金属管转子流量计在使用过程中指示波动过大，而且测量机构与指示机构法兰连接处泄漏严重。拆开检查发现，指示波动过大是由于机械加工的精度和阻尼系统方面的原因。
厂家来人给阻尼系统加人硅油后情况有所改善，而法兰连接处泄漏是由于使用的石棉垫片在高温下断裂变形所致，更换聚四氟乙烯垫片再无任何泄漏。而日本东京计装的流量计却没有出现上述情况。新疆天业化工有限责任公司石河子化工厂(石河子化工厂)根据以上实际使用情况，及时在四期扩建中采取现场指示型用三畅仪表厂制造的，而电远传型用日本东京计装制造的。这样既节省投资，又保证流量测量的精度、稳定性和可靠性。由于离子膜法烧碱装置中流通介质大部分为酸、碱及盐水等，它们都具有很强的腐蚀性，如何正确合理地选择金属管转子流量计接液部的材料是仪表寿命和可靠性的重要保证。下面介绍该仪表常用的防腐材料。
(1)盐水是离子膜装置的墓本介质，耐盐水腐蚀性能好的金属材料是钦、祖，非金属材料为聚偏二氟乙烯(PVDF)和PVC，石河子化工厂测量盐水的流量计均采用钦材，使用情况良好;
(2)碱液是另一种重要介质，耐碱液腐蚀性能好的金属材料主要有镍和各种牌号的不锈钢，石河子化工厂测量碱液均采用SUS316L材质，效果较好;
(3)装置中常用31%(质量分数)高纯盐酸，腐蚀性很强，接液部材质应采用袒材，石河子化工厂采用的是SUS304内衬PVC的流量计;
(4)装置中经常使用去离子水及氮气，均为非腐蚀性介质.接液部材质应采用不锈钢，石河子化工厂采用的是SUS304奥氏体不锈钢。
以上是常用介质的选材，在运用中应结合现场实际情况，如电解厂房属于防爆场所，电远传型应选用三畅隔爆型或本安防爆型的流量计。另外，还应根据实际测量值的流量范围加以选用。
3金属管转子流量计的安装及使用维护
3.1安装
(1)流量计必须垂直安装在无震动的管道上，不应有明显的倾斜，倾斜角度一般不超过5°
(2)为方便检修、更换流量计及清洗测量管道，除安装现场有足够空间外，在流量计上、下游应安装必要的阀门。一般情况下，流量计前面用全开阀，后，面用流量调节阀，并在流量计的位置设置管路管道，安装旁通阀。
(3)对于脏污流体，应在流量计上游人口处安装过滤器，带有磁性祸合的金属管转子流量计用于测量含铁磁性杂质流体时，应在仪表前安装磁过滤器。
(4)流体在锥管内流动方向由下至上，不能倒流，为避免因流体倒流或水锤现象损坏流量计，应在其下游安装单向阀。
(5)如被测流体为脉动流造成浮子跳动而不能正常测量时，应在测量计上游安装适当尺寸的缓冲器或定值器，以消除或减弱脉动。
3.2使用及维护，
(1)使用流量计前应检查仪表运行及各部分活一动是否正常，浮子在锥管内活动是否灵活，指示部分是否可靠跟随。
(2)使用时应缓慢地开启上游阀门至全开，然后调节下游调节阀调节流量;当流量计停止使用时，应先缓慢地关闭全开阀，然后再关闭流量调节阀。
(3)使用耐腐蚀型流量计时必须采取措施避免流量计骤热、骤冷的冲击而造成流量计衬里材料的剥离与损伤，影响测量的准确性。
(4)流量计在使用中，如果指针由于流体状态不稳而造成抖动，不易读数时，可在阻尼机构中注人少许硅油，以增加阻尼效果。
(5)当需要维修流量计浮子组件时，应从管路上拆下流量计。拆装及清洗时一定注意不要损伤浮子的非常大径部，不要碰弯浮子导向杆。
(6)根据测量介质清洁程度、腐蚀性情况，定期对流量计进行检查和维修。
(7)加强岗位操作人员的培A 11消除由于操作不当而引起的仪表损坏，延长仪表使用寿命。
4、结语
随着机械加工和智能化技术的发展，金属管转子流量计的应用范围更加广泛。熟悉和掌握三畅金属管转子流量计的工作原理和结构，进一步提高使用和维护水平，真正发挥仪表“火眼金睛”的功效。
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